JPH0762465B2

JPH0762465B2 - アイドル時のスラストを低減できる排気ノズル及び方法

Info

Publication number: JPH0762465B2
Application number: JP3023684A
Authority: JP
Inventors: ジョン・バイレイ・テイラー
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1990-02-12
Filing date: 1991-01-25
Publication date: 1995-07-05
Anticipated expiration: 2010-07-05
Also published as: GB9102859D0; ITMI910356A1; IT1245154B; JPH04219450A; CA2034406A1; US5140809A; ITMI910356A0; FR2658247A1; DE4103517A1; GB2241744A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、一般に航空機ガスタ
ービンエンジンの可変面積排気ノズルに関し、特にその
ようなエンジンからのグランド・アイドル時のスラスト
を低減する手段および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常の軍用戦闘航空機は、航空機に高い
加速率を与えるために比較的高いスラスト対重量比を有
する高性能ガスタービンエンジンで推進する。航空機の
ガスタービンエンジンは代表的には、通常のアフターバ
ーナ、すなわちオーグメンタの下流端に可変面積収束−
発散排気ノズルを有する。排気ノズルの一次および二次
排気フラップが収束および発散チャンネルを画定し、エ
ンジンからの燃焼ガスをこのチャンネルを通して排出し
てスラストを発生する。

【０００３】排気ノズルは通常、大きく分けて２つの運
転モード、すなわちエンジンのドライ運転状態とウェッ
ト運転状態に位置させることができる。ドライ運転状態
は、アフターバーナを作動させない状態で、一次および
二次排気フラップは大体全閉位置にあり、そしてウェッ
ト運転状態は、出力増強状態とも言い、アフターバーナ
を作動させ、追加の燃料を燃焼させてスラストを増加す
る状態で、一次および二次フラップは大体全開位置にあ
る。もちろん、排気ノズルの一次および二次フラップは
通常、ドライおよびウェット運転モードそれぞれで中間
の位置にも位置させることができる。

【０００４】通常の軍用航空機には、環境制御系統（Ｅ
ＣＳ＝ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｃｏｎｔｒｏｌ
ｓｙｓｔｅｍ）も設けられ、ＥＣＳはエンジン圧縮機か
ら空気を、たとえば４０ｐｓｉａ以上の圧力で抽出する
必要がある。さらに、エンジンには発電機も通常設けら
れ、発電機は航空機に適切な出力電力を発電するために
ある値以上のシャフト回転数を必要とする。

【０００５】航空機が離陸および巡航モードで、そして
ドライおよびウェット運転モードで作動している場合、
エンジンは必要なＥＣＳ抽気を供給し、発電機から電力
を得るのに十分有効である。さらに、エンジンは通常の
グランド・アイドル運転状態でも作動でき、そのときに
はスロットルをエンジンの最小スラストおよびパワーセ
ッティング、代表的にはエンジンの最大ドライスラスト
の約６％以下に戻す。しかし、許容できるレベルのＥＣ
Ｓ抽気および発電機からの許容できる量の電力を得るた
めには、グランド・アイドル運転状態でも、代表的には
最高速度の約７０％のコアエンジン速度が必要である
が、通常のファン速度はそれより著しく低い。

【０００６】エンジンがスラスト対重量比の大きい高性
能エンジンであるので、この比較的高いコア速度とする
と、グランド・アイドル運転状態の間にエンジンからか
なりなスラストが生じることになる。このスラストは、
ブレーキを掛けなければ、航空機を地上で走らせるのに
十分なものである。もちろん、グランド・アイドル運転
状態の間にブレーキを掛けると、航空機のブレーキ、タ
イヤおよび車輪の摩耗が著しく増大する。その上、氷結
した滑走路や誘導路条件では、車輪の制動は、グランド
・アイドル運転状態でのスラストに対抗するのにあまり
有効でない。

【０００７】またさらに、これらの航空機は世界中で使
用され、水や氷の付着した状態を含む広範な滑走路・誘
導路面条件で、また他の航空機による種々のランプ混雑
度で運用される。このような条件下で、着陸およびタキ
シング速度を安全に維持するために、グランド・アイド
ル時のスラストを比較的低レベルとするのが望ましい。

【０００８】したがって、上述したように、着陸、タキ
シングおよび立ち止まりの際に生じる比較的大きなグラ
ンド・アイドル時スラストに対処するために、航空機の
ブレーキを使用してもよいが、ブレーキ制動は一般にそ
れに伴う摩耗の増大から見て望ましいことではない。も
ちろん、エンジンのグランド・アイドル運転状態を、比
較的低いコアエンジン速度を得るように予め選定して、
エンジンからのグランド・アイドル時スラストを減少さ
せることができる。しかし、コアエンジン速度をそのよ
うに下げると、エンジンから十分なＥＣＳ抽気および発
電機出力が得られなくなり、補助圧縮機や発電機が必要
になる。このことは、航空機の重量、コスト、そしてそ
のような系の複雑さが増大する点から望ましくない。

【０００９】

【発明の目的】したがって、この発明の目的は、航空機
ガスタービンエンジンからのグランド・アイドル時のス
ラストを低減（スポイル）する方法および装置を提供す
ることにある。

【００１０】この発明の別の目的は、ガスタービンエン
ジンの新規な改良された可変面積排気ノズルを提供する
ことにある。

【００１１】この発明の他の目的は、一次および二次排
気フラップが、エンジンからのグランド・アイドル時の
スラストを低減するように位置決めできる、ガスタービ
ンエンジンの排気ノズルを提供することにある。

【００１２】この発明のさらに他の目的は、グランド・
アイドル運転状態で十分なレベルのＥＣＳ抽気を得ると
ともに、エンジンからのグランド・アイドル時のスラス
トを低減するのに有効な、航空機ガスタービンエンジン
の排気ノズルを提供することにある。

【００１３】この発明のさらに他の目的は、ウェットお
よびドライモードで運転でき、またグランド・アイドル
運転状態で運転でき、エンジンからのグランド・アイド
ル時スラストが、航空機がその車輪で走行するのを防止
するのに少量の車輪制動しか必要としない程度である航
空機ガスタービンエンジンの排気ノズルを提供すること
にある。

【００１４】

【発明の概要】この発明は、航空機ガスタービンエンジ
ンからのグランド・アイドル時スラストを低減（スポイ
ル）する方法および装置を提供する。装置は、一次およ
び二次排気フラップを有するガスタービンエンジンの可
変面積排気ノズルを含み、これらのフラップは、エンジ
ンのグランド・アイドル、ドライおよび出力増強運転状
態の間に異なる位置に配置できる。この装置は、グラン
ド・アイドル運転状態で二次排気フラップを適切に位置
決めしてディフューザを形成し、燃焼ガスからのスラス
トを低減する方法を実施するのに有効であり、また燃焼
ガスを二次排気フラップに沿って付着状態に維持するの
に有効である。

【００１５】この発明を特徴付けると考えられる新規な
事項は、特許請求の範囲に記載した通りである。この発
明の構成を、その目的および効果とともにさらに明瞭に
するために、以下にその好適な実施例を添付の図面を参
照しながらさらに詳しく説明する。

【００１６】

【発明を実施する態様】図１に、この発明の好適な実施
態様による２つのターボファン・ガスタービンエンジン
１２を搭載した高性能軍用戦闘機１０の概略を示す。こ
の航空機１０は、複数の通常のリトラクタブル車輪１４
および車輪に作動連結された通常のブレーキ１６を有す
る。エンジン１２は、航空機１０を推進するスラストを
生成するのに有効な燃焼ガス１８を発生する作用をな
す。図１では、航空機１０を、燃焼ガス１８のパワーで
滑走路２０をタキシングしている状態で示す。

【００１７】図２に、図１に示した同じターボファンエ
ンジン１２の１つを略図的に示す。エンジン１２は、長
さ方向中心軸線２４のまわりに同軸に配置された環状ケ
ーシング２２を含む。エンジン１２は、通常の入口２６
にて周囲空気２８を取り入れ、その空気２８を通常のフ
ァン３０へ導く。通常のコアエンジン３２がファン３０
のすぐ下流に配置され、このコアエンジン３２は、通常
の圧縮機３４、燃焼器３６および高圧タービン（ＨＰ
Ｔ）３８を直流連通関係で含む。高圧タービン３８は圧
縮機３４を、両者間に固定連結された第１シャフト４０
を介して駆動する。

【００１８】エンジン１２はさらに、高圧タービン３８
の下流に配置され、それと流れ連通関係にある通常の低
圧タービン（ＬＰＴ）４２を含み、低圧タービン４２は
ファン３０を、両者間に延在する第２シャフト４４を介
して駆動する。第１シャフト４０には、エンジン１２お
よび航空機１０に電力を供給するための通常の発電機４
６が通常通りに作動連結されている。圧縮機３４には、
通常の環境制御系統（ＥＣＳ）が通常通りに作動連結さ
れ、圧縮機３４から抽気５０を受け取るようになってい
る。

【００１９】エンジン１２はさらに、低圧タービン４２
の下流に配置された通常のアフターバーナまたはオーグ
メンタ５２を含む。アフターバーナ５２の環状ケーシン
グまたはテールパイプ５４が、通常通りケーシング２２
から下流へ延在する。アフターバーナ５２の通常の燃焼
ライナー５６が、燃焼ガス１８を包囲する。

【００２０】燃焼ガス１８は、入口空気流２８の一部を
コアエンジン３２に通し、その燃焼器３６で燃料と混合
し、点火し、さらに高圧タービン３８および低圧タービ
ン４２を通して排出することによって、得られる。入口
空気流２８の別の部分は、コアエンジン３２をバイパス
して、アフターバーナ５２へ流れ、ライナー５６を冷却
する。その空気流２８の一部を通常通りにライナー５６
の半径方向内方へ導く。エンジン１２のドライ運転状態
またはモードの間は、アフターバーナ５２を作動させ
ず、低圧タービン４２から排出される燃焼ガス１８を、
これに燃料を添加することなく、アフターバーナ５２を
通過させる。しかし、エンジン１２のウェット（すなわ
ち出力増強）運転状態またはモードの間は、通常通り、
追加の燃料を、低圧タービン４２から排出される燃焼ガ
ス１８と、コアエンジン３２をバイパスしライナ−５６
の半径方向内方へ導かれた空気流２８の部分とに添加
し、そして通常通りアフターバーナ５２内で点火し、燃
焼ガス１８に追加のエネルギーおよび速度を付与し、そ
れによりエンジン１２および航空機１０を推進する追加
のスラストを付与する。

【００２１】エンジン１２はさらに、アフターバーナ５
２の下流端６０に配置された、この発明の好適な実施態
様による排気ノズル５８を含む。例示の実施例では、排
気ノズル５８は長さ方向中心軸線２４のまわりに軸対称
であり、円周方向に間隔をあけて配置された複数の通常
の一次排気フラップ６２と、そこから下流に延在し、円
周方向に間隔をあけて配置された複数の通常の二次排気
フラップ６４とを含む。円周方向に間隔をあけて配置さ
れた複数の通常のフェアリング６６で、二次フラップ６
４をケーシング５４に連結する。

【００２２】図３は排気ノズル５８を上流方向に見た図
で、フェアリング６６の軸対称な配列を示している。一
次フラップ６２および二次フラップ６４はこれらのフェ
アリング６６の後ろに隠れている。

【００２３】図２に示したエンジン１２は、そこから排
出される燃焼ガス１８からの出力スラストが最小である
グランド・アイドル運転状態またはモードで、運転可能
である。グランド・アイドル運転モードは、航空機環境
制御系統（ＥＣＳ）４８を作動させるのに十分な所定の
圧力、たとえば図示の実施例では４０ｐｓｉａ以上の圧
力、の抽気５０を得るように予め選択する。さらに、グ
ランド・アイドル運転モードは、十分なレベルの出力電
力を発生するのに適当な回転数（ｒｐｍ）で発電機４６
を駆動するようにも選択する。図示の実施例では、グラ
ンド・アイドル運転モードの間、コアエンジンの第１シ
ャフト４０をその最高速度の約７０％で作動させる。グ
ランド・アイドル運転モードの間、第２シャフト４４お
よびファン３０の速度は、通常通り第１シャフト４０の
速度より著しく遅い。

【００２４】コアエンジンの第１シャフト４０のこのよ
うな比較的高い速度をＥＣＳ４８および／または発電機
４６に利用すると、使用する排気ノズルが通常のもので
あれば、燃焼排出ガス１８から得られるスラストが大き
過ぎ、望ましくない。このような事態になるのは、通常
の可変面積排気ノズルは２つの運転モードに対処する構
造になっているだけだからである。その２つの運転モー
ドとは、一次および二次排気フラップが全体として閉じ
ているドライ運転モードと、一次および二次排気フラッ
プが全体として開いた収束−発散位置にあり、ウェット
運転中にノズルを通して高速排気ガスのほぼ最適な案内
を達成する出力増強運転モードである。しかし、このよ
うな通常の可変面積排気ノズルを用いた航空機が着陸
し、タキシングしてから、グランド・アイドル運転モー
ドで運転しているとき、その排気ノズルは、オーグメン
タが作動していないにもかかわらず、出力増強モードに
位置させる。こうするのは、グランド・アイドル運転状
態での排気ノズルからの排出流れ面積を最大にして、エ
ンジンからのスラストを減らすためである。しかし、出
力増強モードにある排気ノズルは、オーグメンタの作動
時に生じる空気力学的状態に合わせた設計となっている
ので、グランド・アイドル中に排気ノズルをそのような
出力増強モード位置にて作動させると、排気ノズルを設
計外で作動させていることになる。その結果、グランド
・アイドル運転モードの間に生じるエンジンからのスラ
ストは、エンジンの飛行運転時と比較したら相対的に低
いものの、航空機の地上推進の目的には比較的高く、か
なりな絶対値をもつ。

【００２５】この発明の好適な実施例では、グランド・
アイドル運転状態で排気ノズル５８から排出される燃焼
ガス１８からのスラストをスポイル、すなわち低減する
方法が提供される。この方法は、図４に概略的に図示し
たように、グランド・アイドル運転状態で燃焼ガス１８
に対してディフュ−ザ６８を形成するように二次排気フ
ラップ６４を位置決めする工程を含む。ここで、ディフ
ューザ６８は、流れ剥離を生じることなく、燃焼ガス１
８を二次排気フラップ６４に沿って付着状態に維持する
作用をなす。ディフューザ６８内で燃焼ガス１８を拡散
することにより、燃焼ガスの速度、したがってそのスラ
ストを減少させる。流れ剥離を生じることなく有効な拡
散を達成するためには、二次排気フラップ６４を長さ方
向中心軸線２４に対して、また中心軸線に大体平行に流
れている燃焼ガス１８に対して比較的浅い角度に位置決
めしなければならない。長さ方向中心軸線２４に対する
二次排気フラップ６４の角度は、半角Ｈで表示され、流
れ剥離なしの拡散を達成するには約１５°以下の値とす
るのが好ましい。

【００２６】排気ノズル５８を比較的短く保ち、それに
よりその重量を軽減するために、最小量の長さ方向範囲
で最大量の拡散を達成するのが望ましい。しかし、半角
Ｈが大きすぎると、望ましくない流れ剥離が起こり、そ
れに伴って、排気ノズル５８から排出される燃焼ガス１
８からのスラストが増加し、望ましくない。燃焼ガス１
８の剥離が起こらないことを確実にするため、予め選定
した流れ剥離マージン（余裕度）を設定するのが望まし
く、そのような流れ剥離マージンは、特定の設計に応じ
て所望通りに予め定めることができ、排気ノズル５８が
流れ剥離を回避する相対的な能力を示す。たとえば、流
れ剥離マージンの適当な無次元パラメータは、半角Ｈが
０°であれば、その値が１００％となり、半角Ｈを流れ
剥離が起こる角度に選定すれば、その値が０となる。こ
の発明の好適な実施例にとって許容可能な流れ剥離マー
ジンを得るには、二次排気フラップ６４の半角Ｈを約１
０°とするのが好ましい。

【００２７】この発明の好適な実施例では、スラストを
低減する方法は、さらに、同じく図４に示すように、グ
ランド・アイドル運転状態で一次排気フラップ６２を全
開位置に位置決めする工程を含む。一次排気フラップ６
２の位置は、長さ方向中心軸線２４に対する一次排気フ
ラップ６２の傾斜角を表す角度Ａで定義することができ
る。好適な実施例では、傾斜角Ａは比較的小さく、一次
排気フラップ６２の全開位置で０°とするのが好まし
い。

【００２８】一次フラップ６２と二次フラップ６４の接
合部に、排気ノズル５８の通常のスロート７０が画定さ
れる。スロート７０は、慣例的にＡ8 として表される相
対的に最小の流れ面積を有する。一次排気フラップ６２
が全開位置にあるとき、スロート面積Ａ8 は最大であ
る。二次排気フラップ６４は一次排気フラップ６２に連
結されているので、二次排気フラップ６４が終端する通
常の排気出口７２は慣例的にＡ9 として表される流れ面
積を有する。一次排気フラップ６２を全開位置に位置さ
せることにより、また二次フラップ６４を拡散を達成す
るように位置させることにより、排気ノズル５８は、グ
ランド・アイドル運転モードの間燃焼ガス１８を案内す
る一方、燃焼ガスからのスラストを低減する比較的大き
な面積Ａ8 およびＡ9 を与える。このモードで傾斜角Ａ
が好適な値０であれば、一次排気フラップ６２は長さ方
向中心軸線２４に大体平行な位置にくる。

【００２９】典型的には一次および二次排気フラップの
位置がグランド・アイドル運転状態でも出力増強運転状
態でも同じである通常の可変排気ノズルと違って、この
発明のもう一つの特徴は、一次および二次排気フラップ
６２および６４をともに、エンジンのグランド・アイド
ル運転状態の間、出力増強運転状態の間、そしてドライ
運転状態の間、異なる位置に配置することである。

【００３０】具体的には、図４では、排気ノズル５８
は、グランド・アイドル運転状態の間、二次排気フラッ
プ６４により両者間に画定される発散チャンネルとして
ディフューザ６８を形成している。一次排気フラップ６
２は長さ方向中心線２４に大体平行に配置され、両者間
に大体一定な面積の流れチャンネル７４を画定する。こ
の発明の別の実施例では、流れチャンネル７４が約５°
以下の傾斜角Ａで僅かに収束していてもよく、それでも
スラストを低減する二次排気フラップ６４の能力に有意
な悪影響を与えない。

【００３１】図５では、排気ノズル５８は、エンジン１
２のドライ運転状態またはモードの間にとる位置にあ
り、一次排気フラップ６２および二次排気フラップ６４
それぞれの間に大体全閉の収束チャンネル７４および発
散チャンネル６８を形成し、飛行中の航空機１０をグラ
ンド・アイドル運転状態でのスラストより大きい中間レ
ベルのスラストで推進する。ドライモードの間に一次フ
ラップ６２が形成する収束流れチャンネル７４が大体全
閉とみなされるのは、スロート７０での流れ面積Ａ8
が、エンジン１２の他の運転モードと比べて、相対的な
最小値を取るからである。一次フラップ６２の傾斜角Ａ
はこのようなドライ運転の間約３５°であり、もちろ
ん、このようなドライ運転の間変えることができる。半
角Ｈの値が約７°に近く、出口面積Ａ9 も相対的な最小
値にあるので、発散チャンネル６８も大体閉じていると
みなされる。

【００３２】図６にエンジン１２の中間出力増強または
ウェット運転状態またはモードを示す。ここでは、一次
排気フラップ６２および二次排気フラップ６４は、全体
として開いた収束チャンネル７４および発散チャンネル
６８をそれぞれ形成し、飛行中の航空機１０をドライモ
ードと関連した中間レベルのスラストより大きい高レベ
ルのスラストで推進する。収束チャンネル７４が大体開
いているとみなされるのは、一次フラップ６２が最大値
のスロート流れ面積Ａ8 を得る位置にあるとき、傾斜角
Ａが比較的小さいからである。二次排気フラップ６４
は、相対的に大きな出口流れ面積Ａ9 を得るために大体
開いた位置にあり、図６に示した中間モードでは半角Ｈ
は、たとえば約１５°である。

【００３３】図７は図６と大体同様であるが、図７は、
排気ガス１８から最大スラストを得る最大出力増強運転
状態の間の一次排気フラップ６２および二次排気フラッ
プ６４の位置を示す。一次排気フラップ６２および二次
排気フラップ６４は全開とみなされ、スロート流れ面積
Ａ8 は最大で、出口流れ面積Ａ9も最大である。二次排
気フラップ６４と関連した半角Ｈの値はこの実施例では
約２０°である。

【００３４】通常の航空機では、ウェット運転中もグラ
ンド・アイドル運転中も排気ノズル５８を図７に示すよ
うな全開位置とし、その結果、グランド・アイドル運転
中には排気ガス１８の流れ剥離が生じ、またエンジン１
２からのスラストが比較的大きく、望ましくない。上述
したように、グランド・アイドル運転モードの間、一次
フラップ６２および二次フラップ６４を図４に示すよう
に位置決めすることにより、スラストをスポイル、すな
わち低減する。これにより、航空機の走行を防止するの
に必要な車輪ブレーキ制動量が減少し、したがってブレ
ーキの摩耗が減少する。グランド・アイドル時の比較的
大きなスラストで生起するおそれのある航空機１０の走
行を防止するのに、ブレーキを軽く使用すればよく、場
合によっては、ブレーキをまったく使用する必要がな
い。また、グランド・アイドル時の望ましくない、比較
的大きなスラストが低減するので、特に氷結した誘導路
および滑走路状態のとき、航空機１０の安全を確保する
ことができる。

【００３５】グランド・アイドル、ドライおよび出力増
強運転状態の間に一次排気フラップ６２および二次排気
フラップ６４を大体３つの異なる位置に配置するため
に、二次排気フラップ６４を部分的に一次排気フラップ
６２とは独立に位置決めできるのが好ましい。通常の可
変面積排気ノズルは、一次および二次排気フラップおよ
びフェアリングを、フラップを位置決めするアクチュエ
ータとともに通常の４バー構成に配置している。フラッ
プおよびフェアリングが４バー構成に配列されているの
で、それらの動きは相互依存的であり、別の手段を追加
しなければ、上述したグランド・アイドル、ドライおよ
び出力増強運転状態の間に、フラップを３つの必要な位
置に配置することはできない。

【００３６】この発明の方法を実施する装置の好適な実
施例を図８および図９に示す。この軸対称な実施例にお
いて、排気ノズル５８は、環状ケーシングまたはテール
パイプ５４、一次フラップ６２、二次フラップ６４およ
びフェアリング６６を含む。各一次フラップ６２は、ケ
ーシング５４に通常通り回転自在に連結された上流端７
６と、下流端７８と、燃焼ガス１８に面し、燃焼ガスを
閉じ込める内面８０と、上流端７６および下流端７８と
の間に延在する補強リブで部分的に形成された外面８２
とを含む。各二次フラップ６４は、一次排気フラップの
下流端７８に通常通り回転自在に連結された上流端８４
と、下流端８６と、燃焼ガス１８に面し、燃焼ガスを閉
じ込める内面８８と、上流端８４および下流端８６との
間に延在する通常の補強リブで部分的に形成された外面
９０とを含む。通常のシール９２（図３に示す）を一次
フラップ６２と二次フラップ６４との間に適切に配置し
て、排気ガスが隣接する一次フラップ６２および二次フ
ラップ６４の間から漏れ出るのをシールする。

【００３７】各フェアリング６６は、後述するようにケ
ーシング５４に回転自在に連結された上流端９４と、二
次排気フラップの下流端８６に回転自在に連結された下
流端９６とを含む。

【００３８】排気ノズル５８はさらに、３つの運転モー
ド、すなわちグランド・アイドル運転状態、ドライ運転
状態および出力増強運転状態の間、一次排気フラップ６
２および二次排気フラップ６４を前述した通りに選択的
に位置決めする手段９８を含む。位置決め手段９８は、
複数の一次フラップ６２を包囲する１つの一次リング１
００と、この一次リング１００に通常通りに作動連結さ
れた複数の一次アクチュエータ１０２とを含む。この一
次アクチュエータ１０２は、たとえば油圧アクチュエー
タすることができ、一次リング１００を長さ方向中心軸
線２４に平行に並進させる作用をなす。各一次アクチュ
エータ１０２は、上流端１０４が、ケーシング５４に、
たとえば玉継手により適当に回転自在に連結され、ま
た、一次リング１００に、たとえば玉継手により適当に
回転自在に連結された伸縮可能なロッド１０６を有す
る。複数の円周方向に間隔をあけて配置された一次リン
ク１０８により、一次リング１００を一次フラップ６２
の下流端７８に、たとえば玉継手を介して回転自在に連
結する。

【００３９】位置決め手段９８はさらに、一次リング１
００より半径方向外側に配置され、フェアリングの上流
端９４に、たとえば玉継手により回転自在に連結された
二次リング１１０を含む。複数の二次アクチュエータ１
１２が二次リング１１０に作動連結されている。これら
の二次アクチュエータ１１２は、通常の油圧アクチュエ
ータとすることができ、二次リング１１０を長さ方向中
心軸線２４に平行に並進させる作用をなす。各二次アク
チュエータ１１２は、上流端１１４が、ケーシング５４
に、たとえば玉継手により適当に回転自在に連結され、
また、二次リング１１０に、たとえば玉継手により適当
に回転自在に連結された伸縮可能なロッド１１６を有す
る。

【００４０】運転中、一次アクチュエータ１０２および
二次アクチュエータ１１２により一次排気フラップ６２
および二次排気フラップ６４を位置決めすることができ
る。一次アクチュエータ１０２は、一次リング１００を
並進させるように働き、一方一次リング１００はリンク
１０８を介して一次フラップ６２をその上流端７６のま
わりに回転させる。こうして一次フラップ６２を図４−
７に示す位置のどこへでも、またそれらの中間の位置に
回転し、位置させることができる。好適な実施例では、
傾斜角Ａは、図４に示すグランド・アイドル運転モード
の際の約０°から、図５に示す一次フラップ６２を全閉
するドライ運転モードの際の約３５°まで変えることが
できる。

【００４１】一次フラップ６２を回転するにつれて、二
次排気フラップ６４の上流端８４も一次フラップの下流
端７８の移動と共に移動する。二次フラップの下流端８
６は、二次リング１１０の移動によるフェアリング６６
の移動により、位置決めされる。二次アクチュエータ１
１２は二次リング１１０を並進させるように働き、一方
二次リング１１０は二次フラップ６４を一次フラップの
下流端７８に対して回転させる。したがって、二次排気
フラップ６４は部分的に一次排気フラップ６２とは独立
に位置決めできる。ここで部分的というのは、二次フラ
ップの下流端８６は二次リング１１０で独立に位置決め
できる一方、二次フラップの上流端８４は一次フラップ
６２で位置決めされ、したがって一次フラップ６２の位
置に依存するからである。こうして、位置決め手段９８
により二次フラップ６４を、図４−７に示す位置すべて
に位置決めすることができる。

【００４２】以上この発明の好適と考えられる実施態様
を説明したが、当業者にはここで説明した教示からこの
発明の他の変更例が明らかであり、したがってそのよう
な変更例もすべてこの発明の範囲に包含されると考える
べきである。

【００４３】たとえば、この発明を軸対称な可変面積排
気ノズルに関して説明したが、流れ断面が大体長方形で
ある二次元収束−発散型排気ノズルにこの発明を適用し
てもよい。この発明は、非対称形のノズルを含めて他の
形式の排気ノズルと組み合わせて使用することもでき
る。

【００４４】さらに、上述した通りの位置決め手段９８
が好適であるが、一次および二次排気フラップ６２、６
４を適切に位置決めして、図４−７に示す通りの位置す
べてを得ることのできる他の位置決め手段を本発明に従
って使用して、グランド・アイドル運転状態でスラスト
低減を達成することができ、しかもドライおよび出力増
強運転の両方で一次および二次排気フラップ６２、６４
を異なる位置に位置決めすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施例に従った排気ノズルを組み
込んだ２つのターボファン・ガスタービンエンジンを有
する航空機の概略図である。

【図２】図１に示す航空機を推進するエンジンをその排
気ノズルも含めて示す概略図である。

【図３】図２のエンジンを３−３線方向に見た端面図
で、排気ノズルの下流端を示す。

【図４】この発明の１実施例における、グランド・アイ
ドル運転状態での図２に示したエンジンの排気ノズルの
一次および二次排気フラップの位置を示す略図である。

【図５】エンジンのドライ運転状態での図２に示したエ
ンジンの排気ノズルの一次および二次排気フラップの位
置を示す略図である。

【図６】エンジンの中間出力増強運転状態での図２に示
したエンジンの排気ノズルの一次および二次排気フラッ
プの位置を示す略図である。

【図７】エンジンの最大出力増強運転状態での図２に示
したエンジンの排気ノズルの一次および二次排気フラッ
プの位置を示す略図である。

【図８】図２に示した排気ノズルの上半部を示す軸線方
向断面図である。

【図９】図８の９−９線方向に見た排気ノズルの概略的
平面図である。

【符号の説明】１０航空機１２エンジン１８燃焼ガス５２アフターバーナ５８排気ノズル６２一次排気フラップ６４二次排気フラップ６６フェアリング６８ディフューザ７０スロート７４流れチャンネル９８位置決め手段１００一次リング１０２一次アクチュエータ１０８一次リンク１１０二次リング１１２二次アクチュエータ１１６ロッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】選択的に位置決めできる一次排気フラップ
およびこの一次フラップから下流へ延在する選択的に位
置決めできる二次排気フラップを有し、燃焼ガスを案内
する可変面積排気ノズルを含むオーグメンタ付きガスタ
ービンエンジンを有する航空機において、グランド・ア
イドル運転状態で上記排気ノズルから排出される燃焼ガ
スからのスラストを低減するにあたり、グランド・アイ
ドル運転状態で、上記二次排気フラップを適切に位置決
めして、燃焼ガスを二次排気フラップに沿って付着状態
に保つのに有効な燃焼ガスに対するディフューザを形成
する位置決め工程を含むスラスト低減方法。
【請求項２】さらに、グランド・アイドル運転状態で上
記一次排気フラップを全開位置に位置決めする工程を含
む請求項１に記載の方法。
【請求項３】上記一次排気フラップを排気ノズルの長さ
方向中心軸線に大体平行な全開位置に位置決めする請求
項２に記載の方法。
【請求項４】上記二次排気フラップを部分的に上記一次
排気フラップとは独立に位置決めする請求項２に記載の
方法。
【請求項５】上記一次および二次排気フラップをとも
に、グランド・アイドル運転状態、エンジンのドライ運
転状態および出力増強運転状態それぞれの間に異なる位
置に配置する請求項２に記載の方法。
【請求項６】上記一次および二次排気フラップの位置
は、グランド・アイドル運転状態の間、上記二次排気フ
ラップにより画定される発散チャンネルを形成して、燃
焼ガスを拡散させ、スラストを低減し、ドライ運転状態
の間、上記一次および二次排気フラップによりそれぞれ
画定される全体として閉じた収束および発散チャンネル
を形成し、飛行中の航空機を上記グランド・アイドル運
転状態でのスラストより大きな中間レベルのスラストで
推進し、出力増強運転状態の間、上記一次および二次排
気フラップによりそれぞれ画定される全体として開いた
収束および発散チャンネルを形成し、飛行中の航空機を
上記中間レベルのスラストより大きな高レベルのスラス
トで推進する、位置となる請求項５に記載の方法。
【請求項７】上記二次排気フラップを部分的に上記一次
排気フラップとは独立に位置決めする請求項６に記載の
方法。
【請求項８】上記一次排気フラップを排気ノズルの長さ
方向中心軸線に大体平行な全開位置に位置決めし、上記
二次排気フラップを上記長さ方向中心軸線に対して約１
５°以下の角度に位置決めする請求項７に記載の方法。
【請求項９】上記二次排気フラップを上記長さ方向中心
軸線に対して約１０°の角度に位置決めして、上記二次
排気フラップに沿って流れる燃焼ガスの予め選定した流
れ剥離マージンを保つ請求項７に記載の方法。
【請求項１０】上記グランド・アイドル運転状態は、上
記ガスタービンエンジンの圧縮機から４０ｐｓｉａ以上
の圧力で抽気を得るように選択する請求項６に記載の方
法。
【請求項１１】上記二次排気フラップは、上記グランド
・アイドル運転状態で、エンジンからのスラストが航空
機をその車輪で走行させるのに不十分となるように位置
決めできる請求項６に記載の方法。
【請求項１２】ケーシングと、上記ケーシングに回転自
在に連結された上流端、下流端、および燃焼ガスを案内
する内面を有する一次排気フラップと、上記一次排気フ
ラップの下流端に回転自在に連結された上流端、下流
端、および燃焼ガスを案内する内面を有する二次排気フ
ラップと、上記ケーシングに回転自在に連結された上流
端および上記二次排気フラップの下流端に回転自在に連
結された下流端を有するフェアリングと、上記一次およ
び二次排気フラップを選択的に位置決めする手段とを備
え、該位置決め手段は、グランド・アイドル運転状態の
間、上記二次排気フラップにより画定される発散チャン
ネルを形成して、燃焼ガスを拡散させる一方、燃焼ガス
を二次排気フラップに沿って付着状態に保ち、こうして
スラストを低減し、ドライ運転状態の間、上記一次およ
び二次排気フラップによりそれぞれ画定される全体とし
て閉じた収束および発散チャンネルを形成し、飛行中の
航空機を上記グランド・アイドル運転状態でのスラスト
より大きな中間レベルのスラストで推進し、出力増強運
転状態の間、上記一次および二次排気フラップによりそ
れぞれ画定される全体として開いた収束および発散チャ
ンネルを形成し、飛行中の航空機を上記中間レベルのス
ラストより大きな高レベルのスラストで推進するように
両フラップを位置決めする、航空機ガスタービンエンジ
ンの排気ノズル。
【請求項１３】上記位置決め手段は、グランド・アイド
ル運転状態で上記一次排気フラップを全開位置に位置決
めする作用をなす請求項１２に記載の排気ノズル。
【請求項１４】上記一次排気フラップを排気ノズルの長
さ方向中心軸線に大体平行な全開位置に位置決めする請
求項１３に記載の排気ノズル。
【請求項１５】上記位置決め手段は、上記二次排気フラ
ップの下流端を上記一次排気フラップとは独立に位置決
めする作用をなす請求項１２に記載の排気ノズル。
【請求項１６】排気ノズルの長さ方向中心軸線のまわり
に軸対称に配置され、かつ円周方向に間隔をあけて配置
された複数の一次排気フラップと、円周方向に間隔をあ
けて配置された複数の二次排気フラップと、円周方向に
間隔をあけて配置された複数のフェアリングとを含み、
上記位置決め手段は、上記複数の一次排気フラップを包
囲する一次リングと、上記一次リングに作動連結され
て、一次リングを上記長さ方向中心軸線に平行に並進さ
せる複数の一次アクチュエータと、上記一次リングを上
記一次排気フラップに回転自在に連結する円周方向に間
隔をあけて配置された複数の一次リンクと、上記フェア
リングの上流端に回転自在に連結された二次リングと、
上記二次リングに作動連結されて、二次リングを上記長
さ方向中心軸線に平行に並進させる複数の二次アクチュ
エータとを含む請求項１５に記載の排気ノズル。
【請求項１７】上記位置決め手段は、一次排気フラップ
を排気ノズルの長さ方向中心軸線に大体平行な全開位置
に位置決めし、上記二次排気フラップを上記長さ方向中
心軸線に対して約１５°以下の角度に位置決めする作用
をなす請求項１６に記載の排気ノズル。
【請求項１８】上記二次排気フラップを上記長さ方向中
心軸線に対して約１０°の角度に位置決めして、上記二
次排気フラップの内面に沿って流れる燃焼ガスの予め選
定した流れ剥離マージンを保つ請求項１７に記載の排気
ノズル。
【請求項１９】上記グランド・アイドル運転状態は、上
記ガスタービンエンジンの圧縮機から４０ｐｓｉａ以上
の圧力で抽気を得るように選択する請求項１６に記載の
排気ノズル。
【請求項２０】上記ガスタービンエンジンおよび排気ノ
ズルは車輪を有する航空機に搭載され、上記二次排気フ
ラップは、上記グランド・アイドル運転状態で、エンジ
ンからのスラストが航空機をその車輪で走行させるのに
不十分となるように位置決めできる請求項１６に記載の
排気ノズル。